Ipinapakita ni Vitalik Buterin ang Quantum Upgrade sa Ethereum upang Palitan ang Pangunahing Cryptography

Nanawagan si Ethereum co-founder Vitalik Buterin nitong Huwebes para sa malawakang pagbabago ng cryptographic foundations ng network, na nagbabala na ang pag-usbong ng quantum computing ay maaaring sirain ang mga pangunahing bahagi ng protocol, kasabay ng pagpapakita ng multi-stage na plano para palitan ang mga ito.

Sa isang post sa X, tinukoy ni Buterin ang apat na mahihinang bahagi: consensus-layer na BLS signatures, mga data availability tool na kilala bilang KZG commitments, ang ECDSA signature scheme na ginagamit ng mga karaniwang user accounts, at mga zero-knowledge proof system na ginagamit ng mga aplikasyon at layer-2 networks.

Sinabi niyang bawat isa ay maaaring harapin ng paunti-unting hakbang, na may nakalaang solusyon sa bawat layer ng protocol. “Isang mahalagang bagay bago ito ay ang pagpili ng hash function,” sulat ni Buterin. “Maaaring ito na ang ‘huling hash function ng Ethereum,’ kaya mahalagang pumili ng tama.”

Dumarating ang post habang itinaas ng Ethereum Foundation ang post-quantum security bilang pangunahing prayoridad.

Banta ang quantum computers sa Ethereum, Bitcoin, at sa mas malawak na crypto industry dahil maaari nitong sirain ang public-key cryptography na nagse-secure ng mga wallet at pumipirma ng mga transaksyon, na maaaring magbigay daan sa mga attacker na matukoy ang private keys mula sa exposed public keys at ilipat ang pondo.

Para harapin ang isyung ito, naglunsad ang Ethereum Foundation ng isang dedikadong Post-Quantum team noong Enero at noong mas maaga ngayong buwan ay naglabas ng pitong-fork na upgrade plan, tinawag na “Strawmap,” na mag-iintegrate ng quantum-resistant signatures at STARK-friendly cryptography sa disenyo ng consensus ng network hanggang 2029.

Sa consensus layer, iminungkahi ni Buterin ang pagpapalit ng BLS signatures—ang cryptographic proofs na ginagamit ng mga validator para aprubahan ang mga block—ng mga hash-based alternative, na itinuturing ng mga researcher na mas matibay laban sa mga quantum na pag-atake. Iminungkahi rin niyang gumamit ng STARKs, isang uri ng zero-knowledge proof, para i-compress ang maraming validator signatures sa isang attestation.

Para sa data availability, sinabi ni Buterin na magkakaroon ng mga tradeoff. Umaasa ang Ethereum sa KZG commitments para tiyakin na ang block data ay maayos ang pagkakaayos at available. Kayang gampanan ng STARKs ang parehong tungkulin, ngunit wala silang mathematical property na tinatawag na linearity na nagpapahintulot sa two-dimensional data availability sampling.

“Okay lang ito, ngunit mas mahirap ang logistics kung nais mong suportahan ang distributed blob selection,” sulat ni Buterin.

Ang mga user account at proof system ay haharap sa matataas na gastos sa ilalim ng quantum-resistant cryptography. Ang pag-verify sa ECDSA signature ngayon ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang 3,000 gas, samantalang ang isang hash-based quantum-resistant signature ay aabot sa tinatayang 200,000 gas.

Mas malaki ang diperensya para sa proofs: ang ZK-SNARK ay nagkakahalaga ng 300,000 hanggang 500,000 gas upang i-verify, kumpara sa tinatayang 10 milyon gas para sa quantum-resistant STARK—isang gastos na masyadong mataas para sa karamihan ng privacy at layer-2 applications.

“Ang solusyon muli ay protocol-layer recursive signature at proof aggregation,” ani Buterin, tinutukoy ang Ethereum Improvement Proposal 8141.

Sa ilalim ng EIP-8141, bawat transaksyon ay magkakaroon ng “validation frame” na maaaring mapalitan ng isang STARK na nagve-verify na ito ay na-execute ng tama. Ang lahat ng validation frames sa isang block ay maaaring pagsamahin sa isang proof, na pinananatiling maliit ang on-chain footprint kahit na lumaki ang indibidwal na mga lagda.

Sinabi ni Buterin na ang proving step ay maaaring mangyari sa mempool layer sa halip na sa block production, kung saan ang mga node ay magpapadala ng valid transactions kada 500 milliseconds kasabay ng proof of validity.

“Kayang-kaya naman, ngunit marami pang kailangang gawin sa engineering,” aniya.